DE10111301A1 - Prüfeinrichtung und -verfahren für verformbare Prüflinge - Google Patents

Abstract

Die erfindungsgemäße Prüfeinrichtung (1) weist eine interferenzoptische Bildaufnahmeeinrichtung (11) auf, die von dem Prüfling zurückgeworfenes Streulicht aufnimmt. Von der Bildaufnahmeeinrichtung (11) erzeugte Bilder werden einer Bildauswerteeinrichtung (12) zugeführt, die zumindest ein Interferenzbild und optional auch ein natürliches Bild ermittelt. Zur Verbesserung des Signalrauschabstands des Interferenzbilds wird die Grundhelligkeit bei der Bilderzeugung mittels nichtkohärenter Beleuchtung verbessert. Lediglich ein Teil der zur Aussteuerung einer Kamera (8) erforderlichen Lichtintensität ist somit durch eine Beleuchtungseinrichtung (24) aufzubringen, die kohärentes Licht erzeugt. Der weitaus größere Teil der Helligkeit, d. h. der größere Teil der erforderlichen Lichtenergie stammt von einer Beleuchtungseinrichtung (25), die nichtkohärentes Licht erzeugt. Auf diese Weise ist auf einfache und zuverlässige Weise die ausreichende Beleuchtung von auch schwach reflektierenden Prüflingsoberflächen (schwarzer Gummi) mittels einer kostengünstigen Beleuchtungseinrichtung möglich, wobei überdies die interferenzoptische Auswertung des reflektierten Lichts ermöglicht wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfeinrichtung und ein Prüf­ verfahren für deformierbare Prüflinge, insbesondere Reifen.

Bei der Untersuchung von Reifen mittels interferenzopti­ scher Verfahren, sind diese mit kohärentem Licht zu beleuchten. Dies ist beispielsweise aus der DE 40 36 120 C2 bekannt. Diese offenbart die Analyse von Testobjekten mittels Shearografie. Zur Durchführung der Shearografie wird von dem Prüfling reflek­ tiertes kohärentes Licht in zwei Lichtwegen zunächst getrennt geführt, wobei wenigstens der eine Lichtweg durch eine Verstelleinrichtung in seiner Länge oder Winkelausrichtung etwas verstellbar ist. Ausgewertet wird das entstehende Überlage­ rungsbild.

Das Verfahren beruht auf dem von dem Gegenstand reflek­ tierten Licht. Bei der Untersuchung von Reifen oder anderen aus schwarzem Gummi bestehenden Körpern ist deswegen eine erhebli­ che Lichtintensität erforderlich.

Die DE 42 31 578 C2 sieht dazu die Beleuchtung des Prüf­ objekts mittels mehrerer Laserdioden vor, deren Lichtkegel sich in ihren Randzonen etwas überlappen können. Es entsteht dadurch ein von mehreren Laserdioden einigermaßen gleichmäßig beleuch­ tetes Feld, in dem die Lichtstärke zur Durchführung interferen­ zoptischer Messverfahren ausreichend ist. An den Randzonen des beleuchteten Feldes, die nur jeweils von einer Leuchtdiode er­ reicht werden, nimmt die Beleuchtungsstärke ab. Hier werden keine qualitativ hochwertigen Bilder mehr erzeugt.

Laserdioden sind bis zu einer Leistung von etwa 50 Milli­ watt verfügbar. Stärkere kohärente Lichtquellen stellen einen erheblich erhöhten Aufwand dar und machen deshalb entsprechende interferenzoptische Prüfeinrichtungen häufig unwirtschaftlich. Sollen Prüflinge mit schlecht reflektierender (schwarzer) Ober­ fläche untersucht werden, ist eine hohe Beleuchtungsstärke er­ forderlich, die schwierig zu erreichen ist. Es wird deshalb häufig mit Kameras gearbeitet, die an der unteren Empfindlich­ keitsgrenze betrieben werden.

Daraus leitet sich die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ab, eine Prüfeinrichtung bzw. ein Prüfverfahren zu schaffen, mit dem sich Prüflinge mit schwach reflektierender Oberfläche auf wirtschaftliche Weise untersuchen lassen.

Diese Aufgabe wird mit der Prüfeinrichtung gemäß Anspruch 1 bzw. mit dem entsprechenden Prüfverfahren gelöst.

Bei der Erfindung wird davon ausgegangen, dass der Prüf­ ling in dem zu prüfenden Bereich sowohl mit strukturiertem (z. B. kohärentem) als auch mit nicht strukturiertem (z. B. inko­ härentem) Licht beleuchtet wird. Das nichtstrukturierte Licht, beispielsweise diffuses weißes Licht, dient dazu, eine Grund­ helligkeit zu erzeugen, mit der die beteiligte Bildaufnahmee­ inrichtung zunächst aus dem Bereich ihres Schwarzrauschens he­ raus geführt wird. Vorzugsweise wird die Helligkeit der nicht­ strukturierten Beleuchtung dabei so eingestellt, dass die be­ treffende Kamera oder sonstige Bildaufnahmeeinrichtung der Prü­ feinrichtung im Bereich ihrer maximalen Empfindlichkeit arbei­ tet. Das Strukturbild das von der vorzugsweise gleichzeitig erfolgenden strukturierten Beleuchtung des gleichen Bild­ bereichs herrührt, überlagert das durch Weißlichtbeleuchtung erhaltene Bild, bleibt für sich genommen jedoch unverfälscht. Das Strukturbild ist bei Verwendung kohärenten Lichts als strukturiertes Licht ein Interferenzbild. Es kann auf herkömm­ liche Weise ausgewertet werden. Damit wird durch die kombinier­ te Beleuchtung (kohärent und inkohärent bzw. strukturiert und nichtstrukturiert) zum einen die erforderliche Beleuchtungs­ stärke und zum anderen die gewünschte Ausbildung eines Interfe­ renzbilds erreicht. Dessen Modulationstiefe (Kontrast zwischen hellen und dunklen Interferenzstreifen) ist gegenüber einer Beleuchtung nur mit kohärentem Licht aus der gleichen kohären­ ten Lichtquelle im wesentlichen unverändert.

Die Überlagerung einer Grundhelligkeit bewirkt die Verla­ gerung des Arbeitspunkts der Bildaufnahmeeinrichtung in den Bereich maximaler Empfindlichkeit. Bei geeigneten Einsatzbei­ spielen wird eine erhöhte Signalstärke erreicht. Insbesondere aber verbessert sich bei der erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung gegenüber herkömmlichen Verfahren, die mit schlechten Beleuch­ tungsverhältnissen arbeiten, das Signalrauschverhältnis. Der gesamte Pegel wird aus dem Bereich des Schwarzrauschens geho­ ben, ohne den Interferenzeffekt (Speckleeffekt) zu stören. Die lokale Helligkeitsmodulation, die durch die Interferenzeffekte verursacht werden, bleibt erhalten. Sie ist lediglich um einen von der inkohärenten Beleuchtung verursachten Offset zu größe­ ren Helligkeitswerten hin verschoben.

Zur kohärenten Beleuchtung können ein oder mehrere Licht­ quellen Anwendung finden, beispielsweise Laser oder Laserdio­ den. Diese können einander vollständig oder teilweise überlap­ pende Lichtkegel aufweisen. Wesentlich ist bei der vorgestell­ ten Prüfeinrichtung und dem Prüfverfahren lediglich, dass jeder Punkt des zu untersuchenden Bildausschnitts sowohl von kohären­ tem als auch von nichtkohärentem Licht erreicht wird. Auf diese Weise können große bis sehr große Bereiche eines Prüflings in einem einzigen Bild untersucht werden, wobei in jedem Bildpunkt die erforderliche Beleuchtungshelligkeit erreichbar und jeder Bildpunkt aus dem Bereich des Schwarzrauschens herausführbar ist. Insbesondere hat die Bedeutung an den Bildrändern. Damit lässt sich das Prüfverfahren gegenüber anderen Verfahren, die mit kleineren Bildausschnitten arbeiten, wesentlich beschleuni­ gen.

Zur Beleuchtung des Prüflings mit inkohärentem Licht kön­ nen Glühlampen, beispielsweise Halogenlampen, Leuchtstofflam­ pen, weiße LEDs oder anderweitige monochromatische, farbige oder weiße Lichtquellen dienen. Vorzugsweise werden Lichtquel­ len angewendet, die diffuses Licht erzeugen. Dies hat den Vor­ teil, dass störende Lichtreflexe des Prüflings vermieden wer­ den. Aufkleber, Glanzstellen oder andere sonst die Bildaufnahme störende Effekte, werden somit reduziert oder ausgeschlossen. Insbesondere kann auch die Wirkung von Schattenwürfen, wie sie von erhabenen oder vertieften Schriftzügen oder anderweitigen Vorsprüngen oder Vertiefungen ausgehen können, vermieden wer­ den.

Die Beleuchtung des Prüflings sowohl mit kohärentem als auch mit nichtkohärentem Licht hat den weiteren Vorteil, dass sowohl ein Interferenzbild als auch ein nahezu natürliches Bild des Gegenstands erzeugt werden kann. In einer Ausführungsform erfolgt die Beleuchtung mit kohärentem und nichtkohärentem Licht zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Das Interferenzbild und das Weißlichtbild werden bei dieser Ausführungsform getrennt aufgenommen. Beispielsweise erfolgt die Beleuchtung zunächst mit gemischtem Licht (kohärent und nichtkohärent) zur Erzeugung des Interferenzbilds und danach nur mit nichtkohärentem Licht zur Erzeugung des natürlichen Bilds. Die beiden Bilder können überlagert oder getrennt auf einem Bildschirm dargestellt wer­ den.

Der Vorteil der überlagerten Darstellung des Interferenz­ bilds und des natürlichen Bilds hat den Vorteil, dass der Be­ trachter Interferenzerscheinungen, die von Beschriftungen, Auf­ klebern, dem Reifenprofil oder sonstigen Profilierungen herrüh­ ren, von Interferenzbildern unterscheiden kann, die sich in Folge von verdeckten Fehlern des Reifens oder sonstigen Prüf­ lings ergeben.

Die überlagerte Darstellung von Interferenzbild und natür­ lichem Bild ist auch dann möglich, wenn der Prüfling aus­ schließlich gleichzeitig mit nichtkohärentem und kohärentem Licht beleuchtet wird. Die Aufnahme der verschiedenen Bilder kann mit getrennten Bildaufnahmeeinrichtungen oder einer einzigen Bildaufnahmeeinrichtung durchgeführt werden. Letzteres ist wegen der gleichen Perspektive bei der Bildaufnahme und somit der einfachen Bildüberlagerung zur Darstellung des Inter­ ferenzbilds und des natürlichen Bilds auf einem Bildschirm vor­ teilhaft.

Die Nachbearbeitung der von einer Bildaufnahmeeinrichtung gelieferten Bildsignale zur Erzeugung des Interferenzbild und zur Anzeige desselben sowie zur Erzeugung eines natürlichen Bilds und zur Anzeige desselben erfolgt vorzugsweise durch eine Bildaufnahmeeinrichtung. Diese kann beispielsweise so beschaf­ fen sein, dass sie in einem Signalpfad in jedem Bildpunkt die bei verschiedener Phasenlage der Interferenzoptik aufgenommenen Helligkeitswerte ermittelt, um daraus durch Mittelwertbildung ein natürliches Bild ohne Interferenzerscheinung zu erzeugen, während sie in einem anderen Pfad aus den einzelnen Hellig­ keitswerten Phasenverschiebungen ermittelt und diese zur An­ zeige bringt. Die beiden von den getrennten Pfaden erzeugten Signale können zusammengeführt werden, um das überlagerte Bild darzustellen.

Zur interferenzoptischen Auswertung des Prüflings kann die Bildaufnahmeeinrichtung z. B. als Shearografieeinrichtung ausge­ bildet sein. Diese arbeitet mit von dem Prüfobjekt reflektier­ tem Licht, das auf zwei Lichtwege aufgesplittet wird. Der erste Lichtweg führt unmittelbar zu einer Bildaufnahmeeinrichtung, beispielsweise einer Kamera, während der zweite Lichtweg über einen bewegbaren Spiegel zu dieser Kamera führt. Zur Aufnahme shearografischer Bilder wird der Spiegel um eine ausgewählte Achse gekippt. In jeder Kippposition des Spiegels entstehen Specklebilder, wobei sich die Helligkeit der einzelnen Speckle bei einer Verschwenkung des Spiegels jeweils ändert. Drei ver­ schiedene Spiegelpositionen ergeben somit drei verschiedene Helligkeitswerte für jeden Speckle. Aus den drei Helligkeits­ werten lassen sich dann für jeden Speckle und somit auch für jeden Pixel die jeweilige Phasenlage für das ab diesem Pixel oder Speckle zugeordnete Licht berechnen. Eine Ausnahme bilden etwaige Einzelpixel in denen keine Modulation zu verzeichnen ist. Diese werden später in einer Bildnachbearbeitung behan­ delt. Wird der Prüfling nun belastet, ändert sich das Interfe­ renzbild (Specklemuster). In dem belasteten Zustand können wie­ derum drei Speckle Helligkeiten aufgenommen werden, die eine Lichtphasenlage ergeben. Die Phasenlagendifferenz zwischen be­ lastetem und unbelastetem Zustand kann dann als Interferenzbild dargestellt werden. Daraus lassen sich die Verformungen des Prüflings ersehen, die sich zwischen belastetem und unbelaste­ tem Zustand ergeben.

Die Shearografie wird vorzugsweise mit einer Shear-Rich­ tung von 45° zum Objekt durchgeführt, um Verformungen zu erken­ nen. Es können aber auch andere Shear-Richtungen Anwendung fin­ den. Außerdem können anderweitige interferenzoptische Auswerte­ verfahren zur Anwendung kommen. Z. B. ist es möglich zur Bestim­ mung der In-Plane-Verformung auf Speckle-Korrelationsverfahren zurückzugreifen. Diese beruhen, kurz gesagt, darauf, das Speck­ le Muster der verformten Fläche und das Speckle-Muster der un­ verformten Fläche miteinander zu vergleichen und aus der Ver­ änderung Rückschlüsse über die Verlagerung der Oberfläche par­ allel zu der Oberfläche zu ziehen.

Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen, der Zeichnung oder der nachfolgenden Beschreibung.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ver­ anschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 die Prüfeinrichtung für einen Reifen in einer Prin­ zipdarstellung,

Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 mit einer prinzipiellen Darstellung der Bildaufnahme,

Fig. 3 die Verschiebung des Ausgangssignals der Bildaufnah­ meeinrichtung durch Weißlichtbeleuchtung

Fig. 4 die Darstellung eines Interferenzbilds und eines rea­ listischen Bilds mit einer einzigen Bildwidergabeein­ richtung,

Fig. 5 Helligkeitswerte eines Bildpunkts zu verschiedenen Zeitpunkten als Diagramm und

Fig. 6 eine Bildverarbeitungseinrichtung als Blockschalt­ bild.

In Fig. 1 ist eine Prüfeinrichtung 1 veranschaulicht, zu der eine Aufnahmeeinrichtung beispielsweise ein Auflagetisch 2 und eine Inspektionseinheit 3 gehören. Letztere dient dazu ei­ nen Prüfling, beispielsweise einen Reifen 4 mit einem bildge­ benden Verfahren zu inspizieren, insbesondere zur Fehlererfas­ sung oder zur Erfassung sonstiger Unregelmäßigkeiten. Die In­ spektionseinheit 3 kann wie veranschaulicht, so angeordnet sein, dass sie die Innenseite des Reifens im Blickfeld hat. Sie kann jedoch auch außerhalb desselben angeordnet sein, um den Reifen von außen zu inspizieren.

Nicht weiter veranschaulicht ist eine Einrichtung um den Reifen 4 verschiedenen Belastungszuständen zu unterwerfen. Dies kann erfolgen, indem der Auflagetisch 2 mit einer Glocke 6 ver­ sehen wird, in deren Innenraum 7 der Druck variierbar ist. An­ stelle dessen kann jedoch auch der Innendruck des dann bei­ spielsweise auf einer Felge oder einer anderen Aufnahmeeinrich­ tung montierten Reifens 4 verändert werden, wenn die Inspektion von außen erfolgt.

Die Inspektionseinheit 3 ist in Fig. 2 gesondert veran­ schaulicht. Sie weist eine Kamera 8 auf, der eine interferenz­ optische Einrichtung 9 vorgelagert ist. Die Kamera 8 und die interferenzoptische Einrichtung 9 bilden eine interferenzopti­ sche Bildaufnahmeeinrichtung 11, die wie Fig. 4 veranschau­ licht, an einer Bildverarbeitungseinrichtung 12 angeschlossen ist.

Die interferenzoptische Einrichtung 9 ist beispielsweise als Michelson-Interferometer oder als anderweitiges Interfero­ meter ausgebildet, das zwei Lichtwege 14, 15 festlegt deren Länge oder Ausrichtung verstellbar ist. Dazu weist die interfe­ renzoptische Einrichtung 9 im Anschluss an ein Objektiv 16 beispielsweise einen Strahlteiler 17 auf, der den Lichtweg 14 zu einem Spiegel 18 und den Lichtweg 15 zu einem Spiegel 19 führt. Der Spiegel 19 ist über eine Piezo-Einheit 21 kippbar angeord­ net, wobei die Piezo-Einheit 21 von der Bildauswerteeinrichtung 12 (Fig. 4) gesteuert ist. Die Kamera 8 nimmt ein Bild auf, das durch Überlagerung der beiden Teilstrahlen 14, 15 in dem Strahlteiler 17 entstanden ist.

Das Objektiv 16 empfängt das von dem Prüfling (Reifen 4) rückgestreute Licht. Dieses stammt von einer ersten Beleuch­ tungseinrichtung 24, die kohärentes Licht erzeugt, sowie von einer zweiten Beleuchtungseinrichtung 25, die nichtkohärentes Licht erzeugt. Die erste Beleuchtungseinrichtung 24 kann bei­ spielsweise ein oder mehrere Laser 26, 27, beispielsweise La­ serdioden enthalten. Diese beleuchten einen Ausschnitt 28 des Reifens 4, der von der Bildaufnahmeeinrichtung 11 beobachtet (gesehen) wird. Die Lichtkegel der Laser 26, 27 können sich dabei mehr oder weniger überlappen. Es wird angestrebt, dass die von den Lasern 26, 27 sowie evtl. weiteren Lasern in dem Ausschnitt 28 erzeugte Helligkeit an allen Punkten des Aus­ schnitts 28 möglichst gleich ist.

Zusätzlich beleuchtet die Beleuchtungseinrichtung 25 den Ausschnitt 28 mit nichtkohärentem Licht. Dazu dienen beispiels­ weise zwei Lichtquellen 31, 32, die weißes oder farbiges und vorzugsweise diffuses Licht erzeugen. Beispielsweise können die Lichtquellen 31, 32 Leuchtstofflampen, weiße Leuchtdioden oder Glühlampen sein. Sie können jeweils mit einem Reflektor 33, 34 versehen sein. Außerdem kann in dem Lichtweg der jeweiligen Lichtquelle 31, 32 jeweils ein Streuelement 35, 36 vorgesehen sein, um Diffuslicht zu erzeugen.

Die Bildauswerteeinrichtung 12 ist in Fig. 6 gesondert veranschaulicht. Sie ist mit ihrem Eingang 37 an die Kamera 8 angeschlossen. Mit ihrem Ausgang 38 ist sie an eine Bildwieder­ gabeeinrichtung 39 (Fig. 4), beispielsweise einen Monitor 39, angeschlossen. Dieser dient zur optischen Wiedergabe von Bild­ signalen, die die Bildauswerteeinrichtung 12 abgibt.

Die Bildauswerteeinrichtung weist einen ersten Kanal 41 auf, der über eine Steuerleitung 42 mit der Piezo-Einheit 21 verbunden ist, und der außerdem über den Eingang 37 Kameraa­ usgangssignale erhält. Der Kanal 41 dient zur Bestimmung eines Interferenzbilds nach einem an späterer Stelle beschriebenen Verfahren.

Parallel zu dem Kanal 41 ist ein weiterer Kanal 43 vor­ gesehen, der aus den Bildsignalen 37 der Kamera 8 ein Realbild bestimmt. Dies beispielsweise durch Mittelwertbildung einzelner Kamerabilder, die bei verschiedenen Positionen des Spiegels 18 aufgenommen worden sind. Bedarfsweise kann der Kanal 43 deshalb wie in Fig. 6 durch eine gestrichelte Linie 44 angedeutet ist, Signale erhalten, die die Position der Piezo 21 kennzeichnen.

Die Ausgänge der Kanäle 41, 43 sind mit einer Überlage­ rungseinheit 45 verbunden, die die Ausgangssignale der beiden Kanäle 41, 43 miteinander summiert und das Summensignal an dem Ausgang 38 abgibt.

Die soweit beschriebene Prüfeinrichtung 1 arbeitet wie folgt:
In Betrieb wird der Reifen 4 in dem Ausschnitt 28 sowohl von der Beleuchtungseinrichtung 24 als auch von der Beleuch­ tungseinrichtung 25 beleuchtet. In dem Ausschnitt 28 ergibt sich somit eine Gesamthelligkeit, die in Fig. 3 auf der hori­ zontalen Achse veranschaulicht ist, und die in dem Bereich H liegt. Die allein von der kohärenten Beleuchtungseinrichtung 24 erzeugte Helligkeit liegt in einem Bereich B. Dieser ist durch die zusätzliche Beleuchtung mit weißem oder farbigem, jeden­ falls aber nichtkohärentem ("billigem") Licht, in den Bereich A verschoben. In Fig. 3 ist außerdem die Kennlinie der Kamera 8 veranschaulicht, mit der diese in einem ausgewählten Bildpunkt Helligkeitssignale in elektrische Ausgangssignale umsetzt. Wie ersichtlich, ist der Bereich A so gewählt, dass die sich in Folge der Interferenz ergebenden Helligkeitsschwankungen in­ nerhalb des Bereichs A in einem Bereich maximaler Kennliniens­ teilheit der Kamera 8 liegen. Das Ausgangssignal hat deshalb eine relativ große Amplitude. Demgegenüber hätte es eine weit­ aus geringere Amplitude ohne Weißlichtbeleuchtung, wenn die Helligkeit in dem Ausschnitt 28 im Bereich B liegt.

Zur Prüfung des Reifens 4 ruht dieser. Der Ausschnitt 28 wird nun z. B. dreimal aufgenommen, d. h. es werden zunächst drei Einzelbilder erzeugt. Dies ist in Fig. 5 für einen willkürlich herausgegriffenen Bildpunkt veranschaulicht. Die von der Weiß­ lichtbeleuchtung herrührende Grundhelligkeit erzeugt ein Aus­ gangssignal S. das in Fig. 5 durch eine horizontale Linie ver­ anschaulicht ist. Bei einer ersten Position des Spiegels 18 entsteht zusätzlich zu der Grundhelligkeit ein überlagertes Interferenzbild, das in dem nun betrachteten Bildpunkt eine Helligkeit aufweist, die von der Grundhelligkeit etwas abwei­ chen kann. Beispielsweise liegt sie etwas über der Grundhellig­ keit. In anderen Bildpunkten kann dies anders aussehen. Jeden­ falls aber liegt die Grundhelligkeit innerhalb des Bereichs A gemäß Fig. 3.

Zur Aufnahme des zweiten Bilds wird nun der Piezoantrieb 21 betätigt, so dass er die Phasenlage des Lichts in dem Licht­ weg 14 etwas verschiebt. Dies ist in Fig. 5 bei ϕ1 der Fall. Die Helligkeit des betrachteten Bildpunkts hat sich nun in Fol­ ge der geänderten Interferenz geändert. Im Beispiel hat sie abgenommen. Das zweite Bild wird nun registriert, indem, wie schon bei dem ersten Bild, wiederum alle Helligkeitswerte alles Bildpunkte des gesamten Bilds abgespeichert werden. Zur Auf­ nahme eines dritten Bilds für den Phasenwert ϕ2 wird zunächst wiederum der Piezoantrieb 21 geringfügig verstellt. Das Hellig­ keitssignal S ändert wiederum seinen Wert, wie Fig. 5 veran­ schaulicht.

Aus den drei Signalwerten S für die Phasenwinkel ϕ0, ϕ1 und ϕ2 lässt sich nun die Phasenlage des betreffenden Bild­ punkts berechnen. Dies beispielsweise indem die drei gemessenen Signalwerte durch eine um die Grundhelligkeit schwingende Si­ nusfunktion approximiert und deren Phasenlage bestimmt wird.

Ist die Phasenlage aller Bildpunkte bestimmt, wird diese abgespeichert, und es werden die Phasenlagen der Bildpunkte bei einer geänderten Belastung bestimmt. Dazu wird beispielsweise der Druck innerhalb der Glocke 6 geändert, und es werden wie­ derum drei Einzelbilder bei den Phasenlagen ϕ0, ϕ1 und ϕ2 auf­ genommen, wie in Fig. 5 rechts veranschaulicht ist. Die sich ergebenden drei Signalwerte für jeden Bildpunkt bilden wiederum die Grundlage für die Bestimmung der Phasenlage des jeweils betreffenden Bildpunkts. Aus der Differenz der Phasenlage im Belastungszustand (Fig. 5 rechts) und der Phasenlage im nicht­ belasteten Zustand (Fig. 5 links) lässt sich eine Phasendiffe­ renz bilden. Die punktweise gebildete Phasendifferenz steht an dem Ausgang des Kanals 41 als Interferenzbild I an.

Der Kanal 43 soll demgegenüber ein natürliches Bild erzeu­ gen. Dazu werden wahlweise die im ersten Belastungszustand oder die im zweiten Belastungszustand aufgenommenen Bilder oder alle sechs Bilder verwendet. In jedem Bildpunkt wird der Mittelwert aus den drei gemessenen Helligkeitswerten (Signalwerte S) ge­ bildet. Der somit gemittelte Wert ist der Signalwert für ein natürliches Bild. Alternativ kann zur Bestimmung eines natürli­ chen Bilds auch die kohärente Beleuchtung kurzzeitig abgeschal­ tet werden und nur das durch Weißlichtbeleuchtung erzeugte Bild in dem Kanal 43 weiterverarbeitet werden. Durch die Nichtkohä­ renz der Beleuchtung entstehen auch keine stationären Interfe­ renzmuster wodurch trotz Interferenzoptisch ein natürliches Bild erhältlich ist. Bedarfsweise kann eine Bildpunktintegrati­ on durchgeführt werden, indem die Bildpunkthelligkeit jeweils über einen gewissen Zeitraum bei der Bildaufnahme gemittelt wird.

Zur Darstellung des Interferenzbilds I und des natürlichen Bilds N werden diese in dem Block 45 addiert und das Summensig­ nal wird an den Monitor 39 übermittelt. Auf diesem wird dann das natürliche Bild N, z. B. wie auf einem Fernsehbildschirm, dargestellt. Die in dem Kanal 41 errechneten Interferenzmuster werden als Interferenzbild I veranschaulicht. Beispielsweise sind dies, wie aus Fig. 4 ersichtlich, fleck- oder ringförmige Gebiete, die Bereiche größerer Reifenverformung bei der Bela­ stung darstellen. Es ist auch möglich, das Interferenzbild in auffälligen, geeignet gewählten Farben darzustellen, um einen optischen Kontrast zum natürlichen Bild zu schaffen.

Durch die Überlagerung der Darstellung des Interferenz­ bilds I und des natürlichen Bilds N kann der Bediener wirkliche Fehlstellen F von Interferenzbildern unterscheiden, die in Folge von ordnungsgemäß vorhandenen Reifenstrukturen, beispiels­ weise Etiketten oder Beschriftungen, entstehen.

Die erfindungsgemäße Prüfeinrichtung 1 weist eine interfe­ renzoptische Bildaufnahmeeinrichtung 11 auf, die von dem Prüf­ ling zurück geworfenes Streulicht aufnimmt. Von der Bildaufnah­ meeinrichtung 11 erzeugte Bilder werden einer Bildauswerteein­ richtung 12 zugeführt, die zumindest ein Interferenzbild und optional auch ein natürliches Bild ermittelt. Zur Verbesserung des Signalrauschabstands des Interferenzbilds wird die Grund­ helligkeit bei der Bilderzeugung mittels nichtkohärenter Be­ leuchtung verbessert. Lediglich ein Teil der zur Aussteuerung einer Kamera 8 erforderlichen Lichtintensität ist somit durch eine Beleuchtungseinrichtung 24 aufzubringen, die kohärentes Licht erzeugt. Der weitaus größere Teil der Helligkeit, d. h. der größere Teil der erforderlichen Lichtenergie stammt von einer Beleuchtungseinrichtung 25, die nichtkohärentes Licht erzeugt. Auf diese Weise ist auf einfache und zuverlässige Wei­ se die ausreichende Beleuchtung von auch schwach reflektieren­ den Prüflingsoberflächen (schwarzer Gummi) mittels einer kos­ tengünstigen Beleuchtungseinrichtung möglich, wobei überdies die interferenzoptische Auswertung des reflektierten Lichts ermöglicht wird.

Optional ist es möglich, die erfindungsgemäße Prüfeinrich­ tung mit einer Laserbeschriftungseinrichtung 46 (Fig. 2) zu koppeln, um die geprüften Reifen hier entsprechend dem Prüf­ ergebnis zu kennzeichnen. Die Kennzeichnung kann z. B. in einer Beschriftung oder in einer anderweitigen Kodierung bestehen. Die Lasermarkierungseinrichtung 46 kann somit eine Beschrif­ tungseinheit oder auch eine frei positionierbare Einheit sein, beispielsweise um entdeckte Fehlstellen durch einen Bediener markieren zu können. Beispielsweise kann die Lasermarkierungseinrichtung 46 in zwei oder mehr Achsen bewegbar gelagert und über eine entsprechende Positioniervorrichtung angesteuert sein, so dass der Bediener den Laserkopf der Lasermarkierungs­ einrichtung 46 durch eine geeignete Eingabeeinrichtung, bei­ spielsweise einen oder mehrere Betätigungshebel oder eine Mouse führen kann.

Anstelle der Lasermarkierungseinrichtung 46 kann auch eine anderweitige Markierungseinrichtung, z. B. eine Farbmarkierein­ richtung, z. B. eine Tintenstrahl-Druckeinrichtung, eine Etiket­ tenklebeeinrichtung o. ä. Anwendung finden.

Claims (17)

1. Prüfeinrichtung (1) für verformbare Prüflinge, insbesonde­ re für Reifen (4),
mit einer Einrichtung zur Überführung des Prüflings in wenigstens zwei unterschiedliche Belastungszustände,
mit einer Einrichtung (24) zur Beleuchtung des Prüflings mit strukturiertem Licht,
mit einer Einrichtung (25) zur überlagerten Beleuchtung des Prüflings mit nichtstrukturiertem Licht,
mit einer Bildaufnahmeeinrichtung (11) zur Aufnahme des Prüflings und Erzeugung von Bildsignalen und
mit einer Bildwiedergabeeinrichtung (39) zur Wiedergabe eines Bilds, das auf den von der interferenzoptischen Bildaufnahmeeinrichtung (11) abgegebenen Bildsignalen be­ ruht.

2. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das strukturierte Licht kohärentes Licht ist und dass die Bildaufnahmeeinrichtung eine interferenzoptische Bild­ aufnahmeeinrichtung ist.

3. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das strukturierte Licht ein vorgegebenes flächiges Hell-Dunkel-Muster festlegt.

4. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (24) zur Beleuchtung des Prüflings mit kohärentem Licht nur eine Lichtquelle (26) aufweist.

5. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (24) zur Beleuchtung des Prüflings mit kohärentem Licht mehrere Lichtquellen (26, 27) auf­ weist, die jeweils kohärentes Licht abgegeben, wobei das Licht verschiedener Lichtquellen (26, 27) jedoch inkohä­ rent ist.

6. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (25) zur Beleuchtung des Prüflings mit inkohärentem Licht nicht monochromatisches Licht ab­ gibt.

7. Prüfeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (25) farbiges Licht abgibt.

8. Prüfeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (25) weißes Licht abgibt.

9. Prüfeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (25) diffuses Licht abgibt.

10. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (24, 25) Beleuchtung des Prüflings kohärentem und mit nichtkohärentem Licht den Prüfling gleichzeitig beleuchten.

11. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (24, 25) Beleuchtung des Prüflings kohärentem und mit nichtkohärentem Licht den Prüfling zu unterschiedlichen Zeitpunkten jeweils allein beleuchten.

12. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die interferenzoptische Bildaufnahmeeinrichtung (11) zwei Lichtwege (14, 15) aufweist, wobei wenigstens einer der Lichtwege (14, 15) eine Phasenmodulationseinrichtung (21) aufweist, mit der die Phasenlage in einem Lichtweg (14) gesteuert beeinflussbar ist, und dass die Bildaufnah­ meeinrichtung (11) Interferenzbilder aufnimmt, die jeweils durch Überlagerung des auf den beiden Lichtwegen (14, 15) an die Bildaufnahmeeinrichtung (11) herangeführten Lichts erzeugt worden sind.

13. Prüfeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmeeinrichtung (11) an eine Bildaus­ werteeinrichtung (12) angeschlossen ist, die aus den In­ terferenzbildern zweier unterschiedlicher Belastungszu­ stände ein Verformungsbild (V) erstellt.

14. Prüfeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildauswerteeinrichtung (12) aus den von der Bildaufnahmeeinrichtung (11) abgegebenen Signalen ein na­ türliches Bild (N) erzeugt und an die Bildwidergabeein­ richtung (39) übermittelt.

15. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfeinrichtung mit einer Markierungseinrichtung (46) verbunden ist.

16. Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasermarkierungseinrichtung (46) eine Laserbe­ schriftungseinrichtung ist.

17. Prüfverfahren für verformbare Prüflinge, bei dem
der Prüfling zur Erzeugung eines Interferenzbildes mit kohärentem Licht beleuchtet und
zugleich mit nichtkohärentem Licht beleuchtet wird und
bei dem von dem beleuchteten Prüfling ein Interferenzbild gewonnen wird.